反铁电陶瓷的强电子发射特性研究

采用掺镧锆锡钛酸铅反铁电陶瓷作为阴极材料,研究了脉冲电压激励下陶瓷的电子发射特性.当激励电压为800V、抽取电压为0V时,得到1.27A/cm²的发射电流密度;当抽取电压增加到4kV时,获得1700A/cm²的发射电流密度.分析了发射电流随抽取电压的变化关系,讨论了反铁电陶瓷强电子发射的内在机理.结果表明：掺镧锆锡钛酸铅反铁电陶瓷能够在较低的激励电压(400V)下实现电子发射,发射电流远大于按照Child-Langmuir定律计算出的电流,三接点附近局域反铁电—铁电相变产生初始电子发射,初始电子电离中性粒子形成等离子体,增强了电子发射. 关键词： 铁电阴极 反铁电体 电子发射     

负脉冲激励下PLZST电子发射特征及发射机理研究

采用固态烧结工艺制备了位于反铁电/铁电相界附近的掺镧锆锡钛酸铅（PLZST）反铁电陶瓷样品.采用该样品作为阴极材料,研究了其在负脉冲激励电场下的电子发射行为.负脉冲激励下,0.5 mm厚PLZST反铁电陶瓷圆片发射阈值电压为500 V;当激励电压为500 V,抽取电压为3.5 kV时,得到690 A发射电流.结果表明,PLZST反铁电陶瓷发射阈值电压低,发射电流大,即使激励电场低于陶瓷的正向开关电场,仍能得到强发射电流.最后,讨论了PLZST反铁电陶瓷在负脉冲激励下电子发射内在机制. 关键词： 反铁电材料 铁电阴极 电子发射     

铁电阴极前电极表面等离子体横向扩散速度估算

分析了激励脉冲电压作用下铁电阴极电容的变化,即等离子体沿着铁电阴极前电极表面扩散而引起电容变化;建立了激励脉冲电压作用下铁电阴极等效电容模型并推导铁电阴极前电极表面等离子横向扩散速度表达式。采用传统固相烧结工艺制备的掺镧锆锡钛酸铅反铁电陶瓷作为阴极材料,通过测量激励脉冲电压作用下铁电阴极两端的电压及充放电电流,计算得到掺镧锆锡钛酸铅陶瓷表面等离子体横向扩散速度为1.89×106 cm/s。     

掺镧锆锡钛酸铅陶瓷极化强度变化量对电子发射电流强度的影响

铁电阴极因其优异的电子发射性能在高功率微波管的电子束源、平板显示技术以及宇航推进器等领域 有着广阔应用前景而日益受到人们的重视.大量研究表明,铁电阴极电子发射性能受阴极材料性能的影响. 在激励电场作用下,铁电阴极材料会产生表面非屏蔽电荷而引起极化强度的变化, 这表明铁电阴极电子发射性能可能与阴极材料的极化强度变化量存在着某种关系. 为研究阴极材料极化强度变化量对铁电阴极电子发射性能的影响,以掺镧锆锡钛酸铅铁电和反铁电陶瓷样品 作为阴极材料,通过正半周电滞回线测试得到阴极材料在不同电场强度下的极化强度变化量, 测量得到电子发射电流强度随激励电场的变化曲线,并分析了电子发射电流强度与极化强度变化量的关系. 结果表明,两种样品电子发射电流强度与极化强度变化量正相关.     

铁电体阴极的实验研究

铁电体阴极是一种具有很大发展潜力的新型高亮度、高重复率、强流电子束源。电子发射的基本机制是利用铁电体中的快极化反转产生的极化值变化,其转换时间为纳秒量级,因此,重复率可达数百兆赫;最大电子发射密度为10~(14)/cm~2;发射电流的大小取决于样品上激励电压的上升时间;发射电子的最大能量决定于样品厚度,初步估算,在电流强度相同的情况下,铁电阴极的亮度可比激光照射的光阴极高4倍,与传统电子源相比,它具备许多特殊的优点,本文报导了E∥P和E⊥P两种实验模式,测得的最大发射电流密度分别为12A/cm~2和21A/cm~2。     

碳纳米管阴极强流脉冲发射放气质谱分析

借助2 MeV直线感应加速器注入器平台,利用四极质谱仪研究了碳纳米管阴极的强流脉冲发射放气质谱特性. 研究结果表明:在脉冲高压电场下,碳纳米管阴极材料释放出较多的吸附气体,解吸气体又以CO₂,N₂(CO),H₂三种气体居多,这些解吸气体在阴极等离子体形成过程中起着重要的作用. 通过分析解吸气体成分的含量,证明碳纳米管阴极强流脉冲电子发射过程为场致等离子体发射,而不是场致爆炸发射. 关键词： 碳纳米管阴极 强流脉冲发射 质谱分析 场致等离子体发射     

La诱导(Pb(1-3x/2)Lax)(Zr0.5Sn0.3Ti0.2)O3反铁电介电弛豫研究

采用标准电子陶瓷工艺制备了(Pb_(1-3x/2)La_x)(Zr_0.5Sn_0.3Ti_0.2)O₃(PLZST,0.00≤x≤0.18)反铁电陶瓷,利用X射线衍射、不同频率下弱场介电温谱、强场下的极化强度-电场(P-E)测试研究了材料相结构和电学性能.实验结果发现,随La含量x增大,室温下材料由铁电三方相(关键词： 反铁电陶瓷 介电频率色散 相变弥散 介电弛豫     

等静压下0.75Pb（Mg1/3Nb2/3）O3-0.25PbTiO3陶瓷的介电性能研究

研究了等静压对0.75Pb（Mg_1/3Nb_2/3）O₃-0.25PbTiO₃（PMN-25PT）陶瓷介电温谱的影响,PMN-25PT剩余极化随等静压变化和等静压压致相变.结果表明,随着压力增加,PMN-25PT的介电峰值温度T_m降低,/+{dT_m}/-{dP}≈-4℃/kbar,极化弛豫增强;剩余极化随压力增加连续减小;介电常数对压力的依赖关系与对温度场的依赖相似,压力诱导PMN-25PT发生弛豫铁电—顺电相变,相变为宽化的渐变过程,频率色散和极化弛豫更加强烈和普遍. 关键词： 铌镁酸铅-钛酸铅 等静压 介电弛豫 压致相变     

外加电场法制备LiNbO3周期畴的反转电流特性研究

采用外加电场法制备了LiNbO₃单晶周期畴结构. 在对不同尺寸周期畴的反转电流进行比较研究的基础上,提出了一种确定反转畴成核时间和纵向贯穿速率的方法. 根据这一方法,得到在电场强度为25.1kV/mm,脉冲宽度为50 ms的脉冲方波作用下,LiNbO₃单晶反转畴的成核时间约为80ns,纵向贯穿速率约为0.1667m/s. 关键词： 3单晶周期极化')" href="#">LiNbO₃单晶周期极化 反转电流 反转畴成核时间 反转畴纵向贯穿速率     

碳纳米管阴极的强流脉冲发射性能研究

采用丝网印刷和涂敷方法制备了两种碳纳米管阴极，并研究了两种阴极的强流脉冲发射特性，表征了阴极表面碳纳米管的形貌及分布.研究结果表明在脉冲宽度为100 ns、电压为1.64×10⁶ V的脉冲电场下，涂敷法制备阴极的场发射电流最高达5.11 kA，最高发射电流密度达260 A/cm².丝网印刷法制备阴极的场发射稳定性优于涂敷法制备阴极，但其发射电流低.阴极表面发射体的形貌与分布影响了阴极的脉冲发射性能.碳纳米管阴极的脉冲发射机理为爆炸电子发射.碳纳米管阴极可以作为强 关键词： 碳纳米管 阴极 脉冲发射 强电流     

CaTiO3基微波介质陶瓷的频率温度稳定性

通过对克劳修斯-莫索蒂方程的近似, 分析了钙钛矿结构微波介质陶瓷频率温度系数 (τ_f) 的主要影响因素, 发现改变材料介电响应中离子位移极化和电子位移极化的比例, 可调节频率温度系数的正负与大小. 通过电子结构计算和容忍因子分析, 预测引入(Zn_1/3Nb_2/3)⁴⁺对具有正温度系数 的CaTiO₃进行B位取代将提高材料电子极化响应比例, 调节τ_f由正变负. 采用偏铌酸盐为前驱体, 通过固相反应法合成了Ca[(Zn_1/3Nb_2/3)_xTi_(1-x)]O₃钙钛矿结构陶瓷, 并对其进行结构分析和性能测试, 实验结果与理论分析一致, 获得了具有近零频率温度系数的Ca[(Zn_1/3Nb_2/3)_0.7Ti_0.3]O₃介质陶瓷材料. 关键词： B位复合钙钛矿陶瓷 谐振频率温度稳定性 极化机理 6八面体倾斜')" href="#">BO₆八面体倾斜     

Ba(Mg1/3Nb2/3)O3电子结构第一性原理计算及光学性能研究

Ba(Mg_1/3Nb_2/3)O₃ (BMN)复合钙钛矿陶瓷具有高介电常数和高品质因子等介电性能, 预示了其在光学领域的应用前景. 本文采用第一性原理方法计算了BMN的电子结构, 对其本征光学性能进行分析和预测. 对固相合成六方相BMN的XRD 测试结果进行Rietveld精修(加权方差因子R_wp=6.73%, 方差因子R_p=5.05%), 在此基础上建立晶体结构模型并对其进行几何优化. 运用基于密度泛函理论(DFT)的平面波赝势方法, 对六方相BMN晶体模型的能带、态密度和光学性质进行理论计算. 结果表明BMN的能带结构为间接带隙, 禁带宽度E_g=2.728 eV. Mg-O和Ba-O以离子键结合为主, Nb-O以共价键结合为主, 费米面附近的能带主要由O-2p和Nb-4d 态电子占据, 形成了d-p轨道杂化. 修正带隙后, 计算了BMN沿[100]和[001]方向上的复介电函数、吸收系数和反射率等光学性质. 结果表明, BMN近乎光学各向同性, 在可见光区, 其本征透过率为77%< T <83%, 折射率为1.91< n <2.14, 并伴随一定的色散现象. 实验测试结果与理论计算结果相吻合.     

Composition Dependence of Electrocaloric Effect in (1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3 Single Crystals

Composition dependence of electrocaloric effect is investigated in (1-x)Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O_3-xPbTiO₃ single crystals by using an eighth-order Landau—Devonshire theory. The applied electric field along [001] direction reduces the ferroelectric-ferroelectric phase transition temperatures, but increases the Curie temperatures. The electrocaloric coefficients of tetragonal phase are much larger than that of rhombohedral and monoclinic phase. A negative electrocaloric effect is observed near the M_C-T phase transition in 0.69 Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-0.31 PbTiO₃ single crystal. The application of a strong enough electric field results in a high adiabatic temperature change over a broad range of temperature. Therefore, it would be useful to construct a solid state cooling cycle over a broad temperature range for practical applications.     

微秒脉冲电场下Pb_(0.99)(Zr_(0.95)Ti_(0.05))_(0.98)Nb_(0.02)O_3陶瓷击穿过程电阻变化规律

陶瓷作为应用非常广泛的一种材料,其电击穿问题一直是研究的重点和热点.由于击穿过程涉及热、光、电多场耦合效应,目前还没有一个普适的模型能够解释陶瓷击穿问题.针对此问题进行分析,实验中采用脉冲高压发生装置击穿陶瓷,通过对陶瓷击穿过程中等效电阻的研究,揭示了PZT95/5陶瓷样品体击穿和沿面闪络形成过程的异同.结果显示,在两种击穿模式下,陶瓷样品内部均会在40 ns左右形成导电通道,陶瓷等效电阻急剧下降至10~5?量级;然后体击穿与沿面闪络的导电通道以不同的速率继续扩展;电阻减小速率与导电通道上载流子的浓度有关,二者的等效电阻以不同速率减小,直至导电通道达到稳定.     

DIELECTRIC RELAXATION BEHAVIOR OF CERAMICS IN THE Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-BaTiO3-PbTiO3 SYSTEM

The dielectric properties of ceramics in Pb(Zn_1/3Nb_2/3)O₃-BaTiO₃-PbTiO₃ system were characterized using dielectric-temperature spectra. A spontaneous (zero field) relaxor-normal ferroelectric tran sition was observed for tetragonal rich compositions. A significant hysteresis effect accompanied by this transition, similar to first-order phase transition of normal ferroelectrics. This behavior was different from that of other relaxors, in which such transitions occurred only under a biased dc field. This observation was explained in terms of a thermally driven transformation from an ensemble of polar microregions to normal long-range ferroelectric state (micro-macro domain transition), which was attributed to the internal field resulting from the tetragonal strain.     

Mn4+掺杂对BiFeO3陶瓷微观结构和电学性能的影响研究

利用传统的固相反应法制备了BiFe_1-xMn_xO₃ (x= 0-0.20)陶瓷样品, 研究了不同Mn⁴⁺掺杂量对BiFeO₃陶瓷密度、物相结构、显微形貌、 介电性能和铁电性能的影响.实验结果表明:所制备的BiFe_1-xMn_xO₃ 陶瓷样品的钙钛矿主相均已形成,具有良好的晶体结构, 且在掺杂量x=0.05附近开始出现结构相变.随着Mn⁴⁺添加量的增加, 体系的相结构有从菱方钙钛矿向斜方转变的趋势,且样品电容率大幅度增大, 而介电损耗也略有增加;在测试频率为10⁴ Hz条件下, BiFe_0.85Mn_0.15O₃ (ε_r=1065)的 ε_r是纯BiFeO₃ (ε_r=50.6)的22倍; 掺杂后样品的铁电极化性能均有不同程度的提高,可能是由于Mn⁴⁺稳定性优于 Fe³⁺,高价位Mn⁴⁺进行B位替代改性BiFeO₃陶瓷, 能减少Bi³⁺挥发,抑制Fe³⁺价态波动,从而降低氧空位浓度,减小样品的电导和漏电流.     

溶胶-凝胶法制备Li1.0Nb0.6Ti0.5O3:Eu3+红色荧光粉

采用溶胶-凝胶法制备Li_1.0Nb_0.6Ti_0.5O₃：Eu³⁺红色荧光粉,讨论了煅烧温度、煅烧时间以及Eu³⁺掺杂浓度对样品发光性能的影响。通过XRD、荧光光谱分别对样品的性能进行表征,结果表明：样品的晶相结构为"M-相（M-phase）"。在466 nm蓝光激发下,合成的荧光粉具有橙光（593 nm）和红光（612 nm）发射。发光强度随着煅烧温度的升高先增大后减小,最佳的煅烧温度为850℃。同时,随着煅烧时间的增加,发光强度先增大后减小,最佳煅烧时间为6 h。当Eu₂O₃掺入质量分数为2.5%时,样品的发光强度达到最大。Li_1.0Nb_0.6-Ti_0.5O₃：Eu³⁺红色荧光粉在白光LED的应用中具有潜力。     

铁电单晶(KxNa1-x)0.4(SryBa1-y)0.8Nb2O6的光学性质和线性电光效应

本文介绍铁电单晶(K_xNa_1-x)_0.4(Sr_yBa_1-y)_0.8Nb₂O₆的光学性质和线性电光效应的测量。实验结果表明,这种晶体具有较大的光学双折射,透光范围由4000?到5.6μm。晶体具有低的线性电光调制的半波电压,其电光调制价值指数n₀³·γ_c高达730×10 关键词：     

铁电体中极化长程涨落的光子关联谱实验研究

从极化团簇的随机涨落出发, 利用维纳过程模型, 推导了铁电体中极化长程涨落的弛豫规律以及光强自相关函数所可能的表现形式. 阐述了微观极化团簇的弛豫过程与宏观测量弛豫规律之间的联系. 通过对原有氦氖激光光子关联谱实验装置进行改进, 观测了BaTiO₃和0.71Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-0.29PbTiO₃单晶中极化团簇长程涨落在居里点和立方到四方相变点附近的弛豫过程. 在BaTiO₃中发现极化团簇长程涨落在居里点之上4 K存在双弛豫现象, 此现象与其有序无序相变机理相联系. 在Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-0.29PbTiO₃中发现极化团簇长程涨落在相变点两侧都存在双弛豫现象. 利用推导的理论结果很好地拟合了实验结果并提取了极化团簇长程涨落的弛豫时间. 两种样品中极化团簇长程涨落的弛豫时间都在相变点出现突变, 并呈现临界慢化现象.     

O2/CO2气氛下循环流化床煤燃烧SO2排放

在热输入功率50 kW的循环流化床O₂/CO₂燃烧试验装置上研究燃煤SO₂排放特性及石灰石脱硫机理。结果发现,未添加石灰石时,O₂/CO₂气氛下SO₂排放量比相同O₂浓度的空气气氛下低;随着O₂浓度的升高,排放量升高。相同钙硫摩尔比下,O₂/CO₂气氛下石灰石的脱硫机理以直接脱硫为主,脱硫效率比空气气氛下高;随着O₂浓度的增加,石灰石脱硫效率提高。